温州浅滩围涂促淤工程泥沙数值模拟研究
镇龙浦两侧围涂工程潮流数值模拟研究
［ 收稿 日期 ］ ２ ０ １ ３— ０ ３— ２ ６ ［ 作者 简 介 ］ 潘 学 良（ １ ９ ７ ９一） ， 男， 浙 江 慈溪人 ， 工程 师 ， 从 事水 利工 程 建设 管理 工 作 ； 王金 波 （ １ ９ ７ ７一） ， 男，
浙江宁波人 ， 工程师， 从事围垦工程建设管理工作。
槽一 带 ， 是建 设 深 水 港 群 的优 良港 址 。其 北 岸 拥 有 秦山、 乍浦 、 独 山、 金 山等 局 部 深 潭 ， 是秦山核电 、 嘉 兴 电厂 等大 型 工 程 取 、 排 水 口位 置 所 在 ¨ 』 。慈 溪 市
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镇龙 浦 两侧 围涂 工 程 位 于杭 州 湾 湾 口南 岸 滩 涂 上 ，
工程 西起 淹浦 、 东 至慈镇 交 界 （ 镇 海 泥 螺 山 围涂 工程 北 围堤 ） ， 工 程 区域 沿 岸 线 全 长 约 １ ２ ． ４ ｋ ｍ。工 程 东 侧 为泥 螺 山 围涂 工 程 及 新 泓 口围 垦 工 程 ， 再 往 东 即 金 塘水 道等 深水航 道 ＿ ２ Ｊ 。 总 的 围涂 面 积约２ ８ ６ ０ ｈ ｍ 。工程 东 侧 的泥 螺 山 北 侧 围垦二 期 丁 程 目前 正 在 开 展 ， 镇 龙 浦 两 侧 围涂 方 案对 周 围的水 动力环 境 的影 响分 析将 泥 螺 山 北侧 式中： ｈ为水深 ； ｕ 、 分 别 为 和 Ｙ方 向 的垂 线 平 均
温州劈山围海造地对环境及岩土工程的影响
15卷2期2006年4月自 然 灾 害 学 报J OURNAL OF NATURAL D I SASTERS Vo.l 15,No .2Apr .,2006收稿日期:2005-10-20; 修订日期:2006-02-20基金项目:浙江省建设厅项目(20031109);浙江省教育厅项目(20030538)作者简介:潘林有(1963-),男,浙江乐清人,教授,博士研究生,主要从事软粘土性能与地质灾害研究.文章编号:1004 4574(2006)02 0127 05温州劈山围海造地对环境及岩土工程的影响潘林有(温州大学建筑与土木工程学院,浙江温州325027)摘要:随着人口的快速增长与经济的迅猛发展,温州的土地资源已显匮乏。
劈山围海造地是解决这个问题的有效办法,但劈山围海造地也带来了环境问题和岩土工程问题。
对可能产生的这些问题进行了细致的分析研究,认为有些问题很严重,甚至是不可逆的、灾难性的,必须认真对待;并针对温州的实际情况提出了相应的对策,如对拟围垦工程及劈山造地工程必须进行合理科学的规划,以可持续发展为宗旨,进行详细的多方位的科学试验和科学论证。
关键词:劈山围海造地;分析;对策;环境;岩土工程;可持续发展中图分类号:X 45 文献标识码:AI mpact of recl a mati on by bl asti ng mountai ns on environ m entand geotechnical engi neering i nW enzhouP AN Lin you(A rch itect u re and C i vil Engi n eeri ng C ollege ,W enzhou U n i versit y ,W enz hou 325027,Ch i n a)Abst ract :As i n creasi n g popu lation and rapid econo m ic developm en,t the land resource i n W enzhou is extre m ely defi c ient .Recla i m i n g land fr o m the sea through b lasti n g m ountains is an effective so l u tion,but the so l u ti o n do har m to the env ironm ent and geotechn ica l eng i n eeri n g .This paper carries out careful ana l y sis of the proble m s probably happened ,and so m e of wh ich m ay be ver y seri o us ,even irreversi b le ,cala m itous .These prob l e m s m ust be treated seri o usly .This paper puts for w ard so m e correspond i n g counter m easures .,.i e .the project o f recla i m i n g land fro m sea should be reasonab l y p lanned w ith considerati o n o f susta i n able deve l o pm ent as the o ri g i n al purpose ,detailed scientific test and appra isal should be carr i e d ou.tK ey w ords :recla m ation by b lasti n g m oun tains ;analysi s ;counter m easure ;env ironm en;t geotechn ica l eng i n eeri n g ;sustainab le deve l o pm ent随着人口快速增长与经济速猛发展,我国东部沿海地区,土地资源紧缺及耕地资源量锐减问题日益凸现。
基于mp-pic方法的泥沙静水沉降三维数值模拟研究
中图分类号：Ｕ６５；ＴＶ１４３ 文献标识码：Ａ
文章编号：１００５－８４４３（２０１９）０６－０６３３－０８
传统泥沙运动力学主要是通过各种推移质、悬移质输沙公式或方程来描述泥沙输移和地形演变［１－２］，对 局部冲刷等较为剧烈的泥沙运动进行数值模拟研究，大多也是将床面剪切应力作为泥沙起动的主要动力因 素，并将其耦合到泥沙冲淤模型中，无法揭示水流泥沙运动的内在机制［３］。近年来，随着计算机计算能力的 提高，从细观尺度研究泥沙运动规律的工作越来越多，例如，以 ＤＰＭ（ＤｉｓｃｒｅｔｅＰａｒｔｉｃｌｅＭｅｔｈｏｄ）为代表的离散 颗粒模型，能够通过对单个颗粒运动进行模拟来分析水流泥沙相互作用机理 ［４］。ＤＰＭ 方 法可以 描述颗 粒运 动过程，模拟精度较高，但存在计算量巨大，目前只能模拟颗粒数为几万或者几十万级的问题，而对于百万 甚至千万级的大规模颗粒运动还很难满足计算要求，将其应用于模拟实际的工程问题尚存在困难。
式如下
Ｄ１
( ) Ｄｐ
＝
（Ｄ２
－Ｄ１）
αｐ－０．７５αｃｐ ０．８５αｃｐ－０．７５αｃｐ
＋Ｄ１
Ｄ２
αｐ＜０．７５αｃｐ ０．７５αｃｐ≤αｐ≤０．８５αｃｐ αｐ＜０．８５αｃｐ
函数将紊流运动 中 小 尺 度 的 涡 动 滤 掉，而 小 尺 度 涡 对 大 涡 的 影 响 则 通 过 向 方 程 中 加 入 亚 格 子 尺 度 模 型
（ＳＧＳ）进行描述。本文采用 Ｓａｍｇｏｒｉｎｓｋｙ［８］提出的 ＳＧＳ模型，其 μｔ系数如下
μｔ＝Ｃｓρｆ△２｜ｕｆ＋ｕＴｆ｜
（４）
Ｃｓ＝Ｃｓ０（１－ｅｙ＋／Ａ＋）
ＭＰＰＩＣ（ＭｕｌｔｉＰｈａｓｅＰａｒｔｉｃｌｅＩｎＣｅｌｌ）称为多相流质点网格模型［５］，是一种新型的离散颗粒模拟方法，近 年来在化工等领域得到了广泛应用。与传统的 ＤＰＭ方法不同，该方法将离散的颗粒碰撞力视为一个连续的 各向同性的颗粒相应力梯度力场，该梯度应力的大小与颗粒体积分数密切相关，在实际计算过程中不需要 进行颗粒邻域搜索，无须计算颗粒间的接触力。另外，该模型可以采用一个“代表颗粒”来代表具有相同动 力学特性的颗粒群，因此能够极大地节省计算量，提高颗粒模拟的计算效率，适用于模拟百万甚至千万级的 大规模的颗粒系统［６］，有望应用于实际工程问题的模拟。为此，本文将基于 ＭＰＰＩＣ方法，采用欧拉方法描 述液相，用拉格朗日法描述颗粒相运动，建立描述泥沙静水沉降的三维数值模型，并采用该模型对泥沙静水 沉降进行模拟研究。
瓯江口滞流点运动规律数值模拟
瓯江口滞流点运动规律数值模拟周志敏;徐群;雷蕾【摘要】利用MIKE21软件建立瓯江口二维水流数学模型,研究不同径、潮流条件下滞流点位置的移动规律,并结合历史资料,分析了滞流点迁移对河口拦门沙的动力影响.研究表明:径、潮流水动力的改变,会改变滞流点的位置,其移动规律与口门拦门沙浅滩演变有密切关系.径流量较小时,滞流点上溯,在南北口内均形成滞流点活跃的动力平衡带,口外拦门沙冲刷;当径流量增大时,南北口滞流点下移引起拦门沙淤积,但向口外延伸的程度将受到分流比和河床地形的影响.【期刊名称】《水利水运工程学报》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】6页(P116-121)【关键词】瓯江口;数值模拟;滞流点;动力平衡带;拦门沙【作者】周志敏;徐群;雷蕾【作者单位】南京水利科学研究院,江苏南京210029;温州市水利局,浙江温州325000;南京水利科学研究院,江苏南京210029;温州市水利局,浙江温州325000【正文语种】中文【中图分类】TV148滞流点概念的提出最早可追溯至美国学者西蒙斯(H. B. Simmons)提出的水流优势程度(Predominance of flow)理论[1]：在感潮河口沿河道设若干测点，分别求出各个测点全潮流速过程线涨、落潮流速曲线与时间轴包围的面积，即涨、落潮单宽流量过程线包络面积Af和Ae。
计算参数φ=Ae/(Af+Ae)×100%，若φ>50%，则下泄流占优势；若φ<50%，则上溯流占优势；φ=50%时，表明涨落潮流程相等，这个位置即滞流点位置。
近年来随着对河口水沙输移机理研究的深入，认为潮汐河口径、潮平衡区域受咸潮影响产生密度流，即表层向海，底层向陆的环流结构，底部水流从净的上溯流转变为净的下泄流的地点即为滞流点[2]。
1955年D.W.普理查德以盐度扩散方程为基础，把河口盐淡水混合类型概括为4种典型情况[3]：A型为高度分层型，或称盐水楔型，如珠江磨刀门河口；B型为部分混合型，如长江口；C型为垂直均匀强混合型，如钱塘江河口；D型为全断面均匀混合型，自然界中并不多见，仅在数值模拟中有所应用。
温州浅滩一期软基处理工程方案分析
温州浅滩一期软基处理工程方案分析【摘要】温州浅滩一期位于瓯江口外，灵昆岛和霓屿岛之间，是由滩涂围垦而成的。
它的软基处理工程主要是在“温州浅滩一期围涂涂面整理工程”的基础上进行地基处理以获得建设用地。
为了更好更快地形成建设用地，须采用必要的地基处理方案来提高地基强度。
为此，对软基处理方案进行比选和分析，提出了经济性好、速度快、可靠性高的方案，并介绍了如何实施。
为类似围垦工程软基处理提供决策依据。
【关键词】温州浅滩；软基处理；方案1 平面布置本工程位于瓯江口外，灵昆岛和霓屿岛之间。
本工程东、南、北侧依托“温州瓯江口新区一期围涂工程”东、南围堤为边界，西侧以已有经七路堤为边界，北侧以新建H1#隔堤为边界。
工程区域基本呈长方形布置，南北向约4.5km，东西向约3.0km，总面积1474.40万m2（约合22119亩），共工程分为五个区块，分区情况详见下图：2 地基处理标准2.1 一般地块（1）处理后地坪标高：不低于+2.6m；（2）表层0～1.5m范围内地基承载力50kPa。
（3）软基处理范围：全部吹填土。
2.2 道路区（1）表层0～1m深度范围内地基承载力特征值fak≥80kPa；1m以下加固范围内地基承载力特征值fak≥60kPa；（2）30年内地基工后沉降要求：≤30cm3 软基处理工程3.1 吹填区地基处理方案3.1.1 常用地基处理方法比选及推荐针对本工程的特点，处理高扰动的吹填淤泥及下卧软土层，可以采用的地基处理方法主要有排水固结法、碎石（砂）桩置换法、水泥土搅拌法等。
碎石（砂）桩置换法和水泥土搅拌法工程造价都比较昂贵，不适合大面积采用，较适合本工程特点的处理方法是排水固结法。
根据不同的加载排水形式，排水固结主要有堆载预压法、真空预压法、真空井点降水法、真空电渗降水结合低能量强夯法和低位真空预压法。
（1）堆载预压法堆载预压法可以采用堆填土石、吹填砂、充水袋等压载方式。
由于本工程缺乏土石，砂料，采用土石料或砂料经济性较差，且堆载预压法施工工期较长，所以对于本工程，其适用性较差。
堤防决口下游泥沙冲刷的三维数值模拟分析
堤防决口下游泥沙冲刷的三维数值模拟分析罗娜;刘成林;陈宇豪【摘要】Scour of dike dam-break flow would directly affect the overall safety of the structure. Based on Flow-3D software,a three numerical sediment scour model was established and verified with a physical model test exam-ple. Verification results showed that the sediment calculated values of numerical simulation were in good agreement with the experimental values. Then scour process of different types ofdike,including rectangular type,U type,T type and V type,were simulated by the sediment scour model. Results showed that the greatest scour was near the dike breach,scour depth increased gradually along with the direction of river flow,sediment scour area and packed sedi-ment of downstream in rectangular type dike was maximum. However V type dike downstream was minimum. Devel-opment of U type and V type dike downstream scour hole were more symmetrical and similar,thus they could be mutual reference analyze.%堤防决口水流冲刷将直接影响建筑物的整体安全,基于Flow-3D软件建立了泥沙冲刷的三维数学模型并采用物理模型试验算例进行验证,验证结果表明数值模拟泥沙计算值和试验实测值拟合较好.随后采用所建模型模拟计算了不同型式(矩型、U型、T型、V型)堤防决口的冲刷过程并对计算结果进行比较分析,结果表明堤防决口出口堤脚处水流冲刷泥沙的程度最大,冲坑深度随着河道水流方向逐渐增大,矩型决口下游泥沙冲刷的的范围面最广,冲坑两侧泥沙堆积高度最大;V型决口下游泥沙冲刷的范围最小,泥沙堆积范围最小;U型和T型决口下游冲坑发展较为对称且规律相似,可相互参考分析.【期刊名称】《南昌大学学报（工科版）》【年(卷),期】2016(038)004【总页数】7页(P360-365,402)【关键词】堤防;Flow-3D;决口型式;泥沙冲刷;堆积【作者】罗娜;刘成林;陈宇豪【作者单位】南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031;南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031;南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031【正文语种】中文【中图分类】TV871.3堤防溃决以后，溃口处的溃决水流流速较大，对堤防下游造成冲刷将直接影响到决口的封堵和堤防的整体安全，如果处理不当会则造成重大的人员伤亡和经济财产的损失，因此研究堤防溃口下游泥沙冲刷意义重大。
河道疏浚回淤过程数值模拟
河道疏浚回淤过程数值模拟
方春明;黄永健
【期刊名称】《泥沙研究》
【年(卷),期】1999()6
【摘要】以平面二维水流泥沙数学模型为基础，对河道挖槽疏浚回淤过程的一般
规律进行了模拟。
模型考虑了河道的横向展宽，先模拟出一条概化的稳定平衡河槽，再模拟开挖后的回淤过程，因而挖槽回淤模拟排除了挖槽外的其它因素影响。
对于本文中的概化河道，得出了开挖后的回淤量与淤积分布规律。
挖槽河段在很长一段时间内保持比原平衡河道较窄深的断面形态。
【总页数】4页(P56-59)
【关键词】挖槽疏浚;回淤;平衡河槽;数值模拟
【作者】方春明;黄永健
【作者单位】中国水利水电科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TV851
【相关文献】
1.疏浚工程对回淤影响的数值模拟研究 [J], 卢素兰;蒋星科
2.疏浚弃土对天津港回淤及环境影响的数值模拟(CW系统的应用) [J], 曹祖德;王
桂芬
3.东碇倾倒区疏浚泥悬沙输移和海床冲淤数值模拟 [J], 张世民;陈德文;邓兆青
4.数值模拟河道疏浚后的泥沙再平衡过程研究 [J], 王蒙;贺苗;杨慧;李栋梁
5.数值模拟河道疏浚后的泥沙再平衡过程研究 [J], 王蒙;贺苗;杨慧;李栋梁
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工程原位监测在温州浅滩海堤工程中的运用和分析
利 用 ０ ６ ８法进 行 结 构 优 化 的方 法 来 确 定 抗 滑 桩 ．１ 筑 ，０ ０ ３ （ ） ２ ０ ，０ ８． 截面高度， 取代传统的确定桩截 面尺寸的方法一 迭代 ［］ 范良宜． 筋混凝 土 矩形截 面 梁实用 优 化设计 方法 ［ ． 一 ４ 钢 Ｍ］ 法， 使抗 滑桩截面高度取最优化值 ， 更直接 ， 更方便 ， 达 １ ９９ ９ ． 到 简化设计 和 降 低 工 程 造 价 的 目 的。认 为 值 得 推 广 应 ［ ］ 铁道部第二勘测设 计 院． 滑桩设 计与 计算［ ． 京 ： ５ 抗 Ｍ］ 北 中 国铁道出版社 ，９ ３ １８ ． 用， 为广大工程设计人员提供另一种计算桩截面高度 的
不至产生过大 的沉降和沉降差 ， 同时在排水 固结过程 中可 以增加地基土 的强度 ， 提高其承载力。
工 程地 质 ： 基 土层物 理力 学指标 见表 １ 地 。
表 １ 海堤各土层力学指标
以及地表沉降标等土工观测仪器进行现场监测 ， 以获取 试 验参数 ， 态监测 施 工过 程 中地 基 的排水 固 结情 况 ， 动 控 制加荷 速率 ， 调整 施 工工 艺 ， 证 施 工 过 程 中 地基 的 保 稳定 ， 以便 优化设 计 ， 节省 工程 投资 。
２ 施工期 工程 监测
为 了确 保 填筑过 程 中堤基 的稳定 ， 握地基 土在 预 掌
压期 的变形 规 律 ， 以及 选择 合理 的施 工进 度 ， 在灵 霓海
因此 ， 化结 果 为 ： 优 桩截 面 尺 寸 为 ２ ｍ×２５ 受拉 参 考 文 献 ： ． ｍ； ｒ］ 刘亚． － １ 钢筋 混凝 土 梁断 面的 优化 设计 ［ ］ 福建 建 筑 ，９ ７ Ｊ． １ ９ 纵筋设 ４ 根 ３ 的 Ⅱ级螺纹钢 ， ２ ２ 分两排布置每排 ７ ， 束 （６ （ 刊 ） ５ ）增 ． 每束 ３ ； 根 箍筋为 Ｉ 级钢 ２ ＠２０ 单桩单位长度总造 ５ ５； ＬＪ 陈娆． ２ 钢筋 混凝 土梁 的优 化设 计 Ｌ］ 有 色金 属设 计 ，９ ６ Ｊ． １ ９ 价 为 ８ １ ． ５ ／ 受 压侧 设架 立筋 ２ 『０ ３ ４ ０ 元 ｍ； ｊ２。 ２
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泥沙研究年月第期
收稿日期基金项目中国博士后科学基金编号资助作者简介李孟国男天津市人研究员博士主要从事海岸河口水动力与泥沙的数值模拟研究
温州浅滩围涂促淤工程泥沙数值模拟研究李孟国交通部天津水运工程科学研究所天津
摘要建立了波浪潮流泥沙数学模型对瓯江口温州浅滩围涂促淤工程效果进行了数值模拟研究通过多个促淤方案的淤积效果模拟计算推荐了最佳促淤方案推荐的最佳促淤方案与定床浑水淤积物理模型试验推
荐的方案一致关键词促淤泥沙瓯江口温州浅滩数值模拟中图分类号文献标识码文章编号
前言温州浅滩是瓯江口外规模最大发育最完善的拦门沙滩位于灵昆岛与霓屿岛之间图温州浅滩围涂工程就是沿浅滩南北两侧建两条连接灵昆岛和霓屿的海上大堤北堤顺浅滩等深线南堤为灵昆岛小霓屿霓屿堤将浅滩人工围垦变为陆地图目前北堤建设已经接近完成南堤尚未建设
图瓯江口附近地形示意图温州浅滩围涂造陆面积达万亩南北堤建设完成后要使中间围涂区域成为陆地将需要大量的土石方量如果能结合南堤的建设使泥沙尽可能大量地在围涂区域内自然落淤将会节省大量的人力物力和财力因此有必要对泥沙促淤方案形式进行研究更好地借助自然之力完成部分围涂本文拟建立平面二维波浪潮流泥沙数学模型采用数值模拟研究手段对温州浅滩最佳促淤方案形式进行研究在河口海岸地区引起泥沙运动的主要动力因素是潮流和波浪波浪掀沙潮流输沙被公认为是泥沙运动机制目前考虑波浪潮流共同作用的泥沙数学模型被广泛采用在目前的考虑波浪潮流
共同作用的泥沙数学模型中通常的做法是通过波浪辐射应力波流底切应力波流挟沙力来考虑波浪
掀沙潮流输沙因此该类泥沙模型涉及四场的计算即波浪场潮流场悬沙场和底床冲淤场本
文建立了综合考虑多种因素的多向不规则波波浪场数学模型考虑波浪作用的二维潮流场数学模型二维悬沙场数学模型悬沙底沙造成的底床冲淤场数学模型波浪数学模型采用矩形网格潮流悬沙及冲淤数学模型采用三角形网格网格节点处的波浪要素采用插值法从波浪模型的矩形网格得到基于现场资料得出了波流挟沙力公式在充分验证的基础上对瓯江口海区温州浅滩围涂促淤方案进行了数值
模拟研究
数学模型的建立波浪场数学模型基于缓坡方程和线性波动叠加原理导出的多向不规则波联合折绕射基本方程为
式中表征频率间隔及方向间隔内组成波的能量分别为组成波的位相函数梯度波数波向波速及群速采用矩形网格有限差分方法对式进行数值求解关于差分方程及对底摩擦波能损失波浪破碎及岛屿影响的考虑参见文献波浪计算域的西边界至经度线东边界至经度线北边界到乐清湾顶南边界至纬度线东西距离南北距离用正方形网格剖分计算域网格间距网格数个以南麂岛波要素作为模型推算的验证条件考虑波浪作用的潮流场数学模型基本方程连续方程
动量方程其中为直角坐标系坐标分别为方向的流速分量为重力加速度为海水密度分别为方向的水平涡动粘性系数为时间为柯氏参数为相对平面的水面起伏为静水深为辐射应力张量的四个分量分别为波流底摩擦应力在方向的分量当不考虑波浪作用时方程即为二维潮流运动的控制方程数值方法采用基于三角形网格的时间二次插值技术离散方程和即可得到显式差分方程计算域的确定网格剖分开边界条件的确定及验证模型西边界至梅岙东边界至经度线北边界至乐清湾顶南边界至飞云江河口以北计算域图的东西距离为南北距离采用三角形网格剖分计算域图网格节点数
个三角形单元个网格最大步长最小对模型进行了实测的大中小三个潮过程的验证每个潮的潮位验证点有个三个潮的潮流验证点共有个图关于潮流验证情况参见文献模型的开边界采用实测潮位控制梅岙和楠溪江边界分别采用号和号测站的实测潮位资料外海边界分别采用飞云江口洞头岛玉环岛的实测潮位资料进行近似内插并通过不断调试确定计算时间步长为
图潮流泥沙计算域及水文测站位置图计算网格图悬沙场数学模型基本方程
式中为水体含沙浓度分别为方向的泥沙扩散系数为泥沙沉降速度为泥沙沉降几率为水体的挟沙力一般采用经验公式法或半理论方法或现场实测资料确定根据瓯江口现场实测资料得出的瓯江口海区波流挟沙力公式为
式中为系数当不考虑波浪作用时当考虑波浪作用时为波浪水质点在床面的最大轨迹速度数值方法与验证对于式用基于不规则三角形网格的有限差分方法进行显式离散对流项使用迎风格式离散悬沙场计算范围与网格同于潮流数学模型与潮流数学模型采用非耦合求解进行了实测的大中小三个潮过程的含沙量过程过程验证三个潮的含沙量验证点共有个图图和图分别给出了其中个测站大潮和小潮含沙量验证情况
图大潮含沙量验证曲线图小潮含沙量验证曲线底床冲淤场数学模型悬沙造成的底床冲淤场基本方程
式中为海底床面悬沙引起的冲淤厚度为悬沙干容重本海区悬沙中值粒径为?底沙造成的底床冲淤场基本方程
图断面冲淤验证式中为海底床面底沙引起的冲淤厚度为床面底沙干容重和分别为单位时间内单宽底沙输移量沿和方向的分量采用窦国仁公式用基于不规则三角形网格差分方法显式离散式和式同时考虑悬沙和底沙的底床冲淤变化为底床冲淤场计算范围与网格同于潮流数学模型在考虑波浪作用的潮流场数学模型计算完成后进行悬沙对流扩散计算底床冲淤变化计算考虑了洪枯季大中小潮及各向向岸波波浪的组合使用年月和年月两次的地形测图进行底床冲淤验证图给出了龙湾断面和瓯江北口七里断面的验证情况
温州浅滩围涂促淤工程方案研究促淤基本原理促淤的基本原理简单说就是浑水进清水出对一个想实施促淤的海区配合一定的人为工程措施尽量达到下面三个目标从而实现促淤目的使高含沙水体能够进入使挟沙水流流速减缓或使挟沙水流形成环流使水体挟沙力降低泥沙落淤阻止波浪的扰动和掀沙一般情况下天然水深在平均海平面以下的海区促淤效果明显天然水深在平均海平面以上的海区促淤会非常缓慢的促淤区的特点及其促淤方案设计促淤区的特点
图北堤建成后温州浅滩冲淤分布单位本促淤海区为灵昆岛与霓屿岛之间的温州浅滩据分析灵昆岛海思的多年平均海平面在理论基面上
霓屿的多年平均海平面在理论基面上从水深测图上可以看出温州浅滩的上部靠近灵昆岛水深已经在多年平均海平面以上了因此温州浅滩的促淤主要是中下部靠近霓屿岛即温州浅滩促淤效果明显和需要促淤的部分主要是其中下部北堤建成后无南堤情况下泥沙淤积情况北堤建成后在南堤先不建的情况下浅滩淤积基本达到平衡情况下的冲淤分布见图从图可以看出淤积基本成平顺浅滩走向北侧高南侧低东南角淤积最多北半部浅滩淤积角上淤厚大于浅滩西南部由于受到南向及偏南向波浪影响冲刷以上整个围涂区南北堤之间水域平均淤积厚度仅因此进行南堤建设促使浅滩淤积是非常必要的促淤方案的设计如前所述北堤建成后必须进行围涂区的促淤根据促淤原理设计了种形式的促淤方案图对于潜堤方案潜堤堤顶高程有种即吴淞其中吴淞相当于平均海平面对于口袋方案单口袋和三口袋取和二种口门宽度双口袋取和三种口门宽度
各种促淤方案的促淤效果计算及其优劣比较对上述的种促淤方案形式的个方案进行了泥沙促淤模拟计算图为历时三年基本达到平衡的冲淤分布表为各方案冲淤厚度统计从计算结果可以看出
潜堤方案堤顶高程吴淞有明显的促淤效果无论是最大淤积厚度平均厚度还是南堤外侧图各种促淤方案形式滩地的冲刷均优于其它方案表各方案促淤厚度统计单位
方案最大淤积厚度最小淤积厚度平均淤积厚度平均淤积厚度物模试验小霓屿霓屿建堤方案南堤潜堤方案堤顶高程吴淞南堤潜堤方案堤顶高程吴淞南堤潜堤方案堤顶高程吴淞单口袋方案小霓屿霓屿留口单口袋方案南堤留口口门宽单口袋方案南堤留口口门宽双口袋方案口门宽双口袋方案口门宽双口袋方案口门宽三口袋方案口门宽三口袋方案口门宽图各方案泥沙冲淤分布单位小霓屿霓屿建堤方案促淤有一定效果但该方案受南向及偏南向波浪影响促淤只局限于小霓屿霓屿堤的堤根附近不利于浅滩大面积促淤对于口袋方案单口袋方案小霓屿霓屿留口促淤效果不理想且在霓屿小霓屿口门最需要促淤的地方发生冲刷所以该方案可不予采用单口袋方案南堤开口双口袋方案和三口袋方案在围涂区内的最大淤积厚度和平均淤积厚度基本相同促淤效果也比较明显都是促淤可行的方案但是单口袋方案南堤开口和双口袋方案均造成了口袋的口门及南堤外侧底床较大面积的冲刷最大冲刷坑深度达以上对海床影响较大相对而言三口袋方案造成的口袋的口门及南堤外侧底床的冲刷范围和强度较小口袋方案的口门宽度对促淤无明显作用考虑最终南堤是需要合成一体的还是采用口门宽度为好综上分析南堤建设的各种促淤方案均有一定的较好的促淤效果相对而言潜堤方案堤顶高程吴淞促淤效果明显为最佳方案三口袋方案次之在南京水利科学研究院物理模型试验中首先使用清水定床试验对图中的各个方案进行了筛选然后对选中的方案进行了定床浑水淤积物理模型试验试验结果见表物理模型得出的最佳促淤方案及其平均淤积厚度与本文的数学模型结论一致
结语本文建立了考虑波浪掀沙潮流输沙的泥沙数学模型通过数值模拟研究手段在充分验证的基础上对温州浅滩围涂促淤工程方案形式进行了数值模拟研究研究结果表明采用南堤促淤工程方案是必要的南堤采用潜堤方案潜堤堤顶高程为吴淞为最佳促淤方案其次为三口袋方案口门宽度本研究结论与定床浑水淤积物理模型试验结论一致
参考文献曹祖德王桂芬波浪掀沙潮流输沙的数值模拟海洋学报辛文杰潮流波浪综合作用下河口二维悬沙数学模型海洋工程马福喜李文新河口水流波浪潮流泥沙河床变形二维数学模型水利学报丁平兴胡克林孔亚珍等长江河口波流共同作用下的全沙数值模拟海洋学报李孟国蒋厚武温州浅滩工程南堤布置方案及促淤工程方案波浪潮流盐度泥沙数值模拟研究交通部天津水运工程科学研究所李孟国刘百桥瓯江口海区波浪数学模型研究水道港口李孟国王正林瓯江口潮流数值模拟长江科学院院报李孟国三角形网格在水动力水环境数学模型中的应用水利水运工程学报窦国仁河道二维全沙数学模型的研究水利水运科学研究徐群李浩麟王俊等温州浅滩围涂工程定床浑水淤积试验研究南京水利科学研究院